研究人员用光激活一种酶揭示其在新陈代谢中的作用

发布时间：2023-05-30 19:20:06 来源：引人注目网 作者：知识

TakeakiOzawa和他来自东京大学的研究用光用团队揭示了激活一种叫做Akt2的酶后发生的代谢反应。通过这样做，激活揭示他们揭示了胰岛素调节的种酶新陈代谢的内部运作。这些发现为糖尿病和代谢紊乱的其新Akt2靶向治疗开辟了道路。

做任何事情都需要能量——甚至是陈代存在。您可以通过代谢食物将葡萄糖转化为能量：这要归功于细胞内的谢中许多级联分子反应。一旦您进食，研究用光用您的激活揭示胰腺就会分泌胰岛素激素，从而启动各种新陈代谢过程。种酶就好像这是其新一场分子接力赛，胰岛素与其受体结合，陈代通过称为激酶的谢中酶介导的分子反应触发了一条通讯链。Akt2是研究用光用一种参与胰岛素调节的细胞代谢过程的激酶。

“细胞代谢包括许多调节营养储存和能量产生的激活揭示分子途径——所有这些都受胰岛素影响或控制。我们知道许多参与胰岛素途径的种酶关键参与者。但我们现在对这些参与者如何作为个体发挥作用感兴趣，”Ozawa在被问及他们研究Akt2的动机时说。

但这不是一件容易的事。细胞代谢就像一个繁忙的市场，RNA、蛋白质和代谢物同时运作。这使得研究过程中的特定生物分子具有挑战性。如果即使一个生物分子不能正常发挥作用，也会导致代谢紊乱，例如糖尿病。因此，Ozawa和他的团队着手解决这个具有挑战性的问题。

Akt2在糖酵解和核苷酸代谢中的作用从分子网络中脱颖而出。图片来源：2023Kawamura等人

他们使用了一种称为“transomics”分析的新分析方法与“光遗传学”技术相结合。Transomics分析结合了代谢过程中涉及的生物分子的大规模数据：蛋白质（蛋白质组学）、表达基因或RNA转录物（转录组学）和代谢物（代谢组学）。光遗传学技术使研究人员能够通过将光照射到细胞内的光敏Akt2分子上来特异性激活Akt2。当他们打开灯时，所有Akt2分子都聚集在细胞膜上。关灯，Akt2失活。

为了解Akt2激活的后果，研究人员激活了小鼠骨骼肌细胞中的Akt2。然后他们收集了有关很快产生或降解的生物分子的大规模数据。transomics分析揭示了Akt2激活触发的分子网络。

令他们惊讶的是，与胰岛素相比，Akt2使用不同的调节机制。Akt2调控网络包括9个基因、56种代谢酶和23种代谢物。但胰岛素调节网络包括32个基因、43种代谢酶和18种代谢物。在某些代谢反应中，Akt2单独作用；在其他情况下，它与其他酶一起作用。值得注意的是，Akt2在启动糖酵解（涉及分解葡萄糖以产生能量）和核苷酸代谢（涉及合成或分解DNA和RNA）中起着至关重要的作用。

“这些结果有助于阐明Akt2功能突变引起的疾病发作机制，”Ozawa说。“它们还可以帮助开发针对Akt2的药物。本研究中使用的分析框架也适用于其他生物分子。因此，这种方法可用于分析细胞内特定酶的功能。”

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